L f r e m e r ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 1 BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE...

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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 1

BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius

merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE

BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius

merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE

Xavier BODIGUEL(1), Franck FERRATON(2),

Sabine CHARMASSON(3), Hervé THEBAULT(3),

Daniel COSSA(4),

Véronique LOIZEAU(1),

Capucine MELLON-DUVAL(2)

(1) Contaminants organiques, IFREMER Brest, (2) Réseaux trophiques, IFREMER Sète, (3) Radionucléides, IRSN La Seyne sur mer, (4) Mercure, IFREMER La Seyne sur mer

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Durée: 2003 - 2008

MERLUMED: programme pluridisciplinaire et multi-organismesMERLUMED: programme pluridisciplinaire et multi-organismes

Programmes de rattachement: ANR-ECCO2005-2008

12 laboratoires, 30aine de personnes:

TECHNIQUES DE PECHE

RESEAU TROPHIQUE

CONTAMINANTS

PARAMETRES BIOLOGIQUES

SYSCOLAG2003-2007

PNEC2003-2006

MEDICIS2002-2008

• Sète• Brest• Nantes• Palavas les Flots• Boulogne-sur- mer

IRSN

• La Seyne sur mer

Stony Brook University

• New York

CEREGE

• Aix en Provence

CNRS

• Marseille• Arcachon• Bordeaux

IFREMER

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ObjectifsObjectifs

Apports contaminants

Pertes contaminants

Atmosphère

Alimentation

MétabolisationFaeces

Reproduction (ponte)

Croissance (dilution)

Eau

Sédiment

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Trois questionsTrois questions

Y a-t-il des contaminants dans le merlu Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?du golfe du Lion ?

Comment sont-ils arrivés ?Comment sont-ils arrivés ?

Que deviennent-ils ?Que deviennent-ils ?

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Stratégie d’étudeStratégie d’étude

Les contaminants chez le merlu ?

Mesures ModèleEchantillonnage

Travaux sur la structure et la dynamique de la chaîne trophique du

merlu

Outil de prédiction

Etat des lieux de la

contamination

Processus contrôlant le devenir des

contaminants

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Polychlorobiphényles : P C BPolychlorobiphényles : P C B Famille de 209 composés organiques

de synthèse (Nombre et positions des

atomes de chlore)

Utilisés surtout par l’industrie électrique

comme isolants thermiques (stabilité

thermique, résistance électrique, faible inflammabilité)

Caractéristiques d’une contamination chronique d’origine urbaine et industrielle

Interdit depuis 1987 en France

Très stables, hydrophobes, liposolubles et persistants, donc représentatifs de composés typiquement bioaccumulables.

Potentiellement toxiques

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MercureMercure

Le mercure provient de sources naturelles (sols, roches, Le mercure provient de sources naturelles (sols, roches, volcanisme, végétation) ou anthropiques (industrie du volcanisme, végétation) ou anthropiques (industrie du chlore, incinération, combustibles fossiles). chlore, incinération, combustibles fossiles).

Les apports à la mer se font par voies fluviales et Les apports à la mer se font par voies fluviales et atmosphériques.atmosphériques.

Il existe une grande diversité de formes chimiques Il existe une grande diversité de formes chimiques solubles, insolubles ou volatiles (interconvertibles). Le solubles, insolubles ou volatiles (interconvertibles). Le méthylmercure (formé par les bactéries) est la forme méthylmercure (formé par les bactéries) est la forme chimique la plus toxique. chimique la plus toxique.

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Césium 137Césium 137

Retombées atmosphériques :Retombées atmosphériques :

Des essais des armes nucléaires dans l’atmosphère (1945-1980 avec un pic en 1963)

De l’accident de Tchernobyl (Avril 1986)

Apports directs et indirects par lessivage du Apports directs et indirects par lessivage du bassin versant du Rhône et des fleuves côtiersbassin versant du Rhône et des fleuves côtiers

Rejets des installations nucléairesRejets des installations nucléaires

Analogue du potassium et lipophobeAnalogue du potassium et lipophobe

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Phytoplancton, zooplancton, suprabenthos, crevettes, Phytoplancton, zooplancton, suprabenthos, crevettes, gobies, tacauds, merlans bleus, chinchards, anchois, gobies, tacauds, merlans bleus, chinchards, anchois,

sardines, cépoles, merlus et sédimentsardines, cépoles, merlus et sédiment

Rhône

II

I

IV

III

V

V

VI

21 CampagnesPrintemps et automne

2004, 2005, 2006

Zones d’études et principales espèces et Zones d’études et principales espèces et compartiments échantillonnéscompartiments échantillonnés

Zones d’études et principales espèces et Zones d’études et principales espèces et compartiments échantillonnéscompartiments échantillonnés

Profondeurs: 30-50m70-100m

200m400m

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Phyto Zoo P. pélagiques

APPORTS : Dissous & Particulaires

Fleuve Côte Large

ACCUMULATION & PRODUCTION

TRANSFERT & EXPORTATION

Crevettes

P. benthiques

Suprabenthos

Sels nutritifs

adultes

larves

juvéniles

oeufs

Merlu

P. démersaux

RHONE

Benthos

Réseaux trophiques des merlus

merlu se nourrit de crustacés puis de poissons (pélagiques)

RT reposent sur le phytoplancton

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Organotropisme: PCB (CB 153)Organotropisme: PCB (CB 153)

0

500

1000

1500

2000

Femelle 28 cm Femelle 38 cm Male 28 cm Male 38 cm

Co

nce

ntr

atio

n C

B15

3 (n

g/g

PS

) Muscle

Foie

Gonade

Merlu

Organes d’accumulation : foie et gonades femelles

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Organotropisme: mercureOrganotropisme: mercure

0

0.5

1

1.5

2

2.5

HgT (µg/g, ps)

muscle foie gonade

N=338

N=19 N=28

Merlu

Organe d’accumulation : muscle

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Bioaccumulation du mercureBioaccumulation du mercure

Merlu

0.1

1

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Taille merlu (cm)

Hg

T (

µg

/g,

ps)

Mermed-5

Atlantique (Véronique)

Mermed-1

Atlantique Gironde 1988

Atlantique Gd Vas 1988

Tecpec-2

Tecpec-3

Augmentation avec la taille des merlus à partir de 35 cm

Golfe du Lion

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Taille merlu (cm)

[CB

153]

(n

g/g

PF

)

M

F

Ind

Merlu

Bioaccumulation des PCB (CB 153)Bioaccumulation des PCB (CB 153)

Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance - effet de la ponte

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Bioaccumulation du Césium 137Bioaccumulation du Césium 137

0.0

0.20.4

0.6

0.8

1.01.2

1.4

1.61.8

2.0

25-29 30-34 35-39 40-49 50-59 >60Taille merlu (cm)

Bq

kg

-1 s

ec

femelles

mâles

Merlu

Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance

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Bioamplification des PCB (CB 153)Bioamplification des PCB (CB 153)

15N (niveau trophique)

Proies et merlu

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Bioamplification du mercureBioamplification du mercure

Proies et merlu

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Phyto (6-63) Phyto (63-200) Zooplancton Supra Benthos Proie (Mermed-1)

Merlu (muscle)

N=19N=19

N=12 N=12

N=20

N=238

HgT (µg/g, ps)

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Bioamplification pour le Césium 137Bioamplification pour le Césium 137

Proies

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Modèle bioénergétique: approche DEB (Kooijman)

Modèle bioénergétique: approche DEB (Kooijman)

1- maturitymaintenance

Repro. Storage(adults)

maturation

food faecesassimilation

reserve

feeding defecation

structurestructure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction

gametsgamets



maturation


feeding defecation

structure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction

gametsgamets

structure(Proteins)

Reserve = Lipids

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Couplage du modèle de bioaccumulationCouplage du modèle de bioaccumulation



maturation


reserve

feeding defecation

structurestructure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction


Gametes(adults)

maturation


feeding defecation

structure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction

Contamination par l’alimentation

PCBsPCBs

Reserve = Lipids

structure(Proteins)

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Mobilisation des PCBMobilisation des PCB



maturation


reserve

feeding defecation

structurestructure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction


Gametes(adults)

maturation


Reserve = Lipids

feeding defecation

structure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction

PCBs

PCBs

PCBsPCBs

PCBs

PCBsPCBs

PCBs

PCBs

PCBsPCBs

FemaleReproduction

structure(Proteins)

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Mobilisation des PCBMobilisation des PCB



maturation


reserve

feeding defecation

structurestructure

somaticmaintenance

growth

maturity(juvenils )

reproduction


Gametes(adults)

maturation


Reserve = Lipids

feeding defecation

structurestructure

somaticmaintenance

growth

maturity(juveniles )

reproduction

PCBs

PCBs

PCBsPCBs

PCBs

PCBsPCBs

PCBs

PCBs

MaleReproduction

(Proteins)

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Length (cm)

PC

B 1

53

(n

g/g

WW

)

Unspecified sex datas

Females datas

Males datas

Females model

Males model

Résultat du modèle de bioaccumulation

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ConclusionsConclusions Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?

PCBPCB

AlimentationAlimentationMercureMercure

Cs 137Cs 137

Comment Comment sont-ilssont-ils arrivés ? arrivés ?

Que deviennent-ils ? Que deviennent-ils ?

OrganesOrganes BioaccumulationBioaccumulation BiomagnificationBiomagnification EliminationElimination(hors fèces)(hors fèces)

PCBPCB Femelles:Foie >G>MFemelles:Foie >G>M

Mâles: Foie > M,GMâles: Foie > M,Gouioui ouioui Femelle: ponteFemelle: ponte

MercureMercure Muscle >>F,GMuscle >>F,G ouioui ouioui nonnon

Cs 137Cs 137 Muscle >>F,GMuscle >>F,G ouioui ouioui nonnon

PCBPCB ouioui

MercureMercure ouioui

Cs 137Cs 137 ouioui

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PerspectivesPerspectives

Poursuite de la détermination des niveaux de

contamination: variabilités saisonnières et

spatiales.

Poursuite de la paramétrisation et de la

validation du modèle de bioaccumulation des

PCB dans le merlu du golfe du Lion

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Apports de l’écotoxicologie à la compréhension du fonctionnement des

réseaux trophiques

Apports de l’écotoxicologie à la compréhension du fonctionnement des

réseaux trophiques

Bioamplification avec le niveau trophiqueBioamplification avec le niveau trophique Bioaccumulation différente selon le sexeBioaccumulation différente selon le sexe Bioaccumulation en fonction de la croissanceBioaccumulation en fonction de la croissance

Utiliser les contaminants comme traceurs

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MERLUMED

Remerciements auxéquipes de l’Europe et du Téthys

Teresa Mathews

Capucine Mellon-Duval

Luisa Metral

Serge Mortreux

Hélène de Pontual

Xavier.Philippon

Cyrille Przybyla

Loïc Quemener

François Roupsard

Jacques Sacchi

Chantal Salen-Picard

Jean Claude Sorbe

Hervé Thébault

Yacek Tronczynsky

Alain Veron

Xavier Bodiguel

Hélène Budzinski

Sabine Charmasson

Ysabelle Cheret

Daniel Cossa

Nicolas Courbin

Christian Fauvel

Franck Ferraton

Yvon Guennegan

Jean François Guillaud

Alain Guillou

Mireille Harmelin-Vivien

Rachel Hermand

Carole Leite

Véronique Loizeau

Denise Arlhac

Mireille Arnaud

Hervé Barone

Daniella Banaru

Alcia Bautista-VegaMerci pour votre attention

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